數控機床高（gāo）速高（gāo）精度機床加（jiā）工問題分析

高速高精度機床加（jiā）工中，對機床各個環節的要求都很高，某一個環節即便出現（xiàn）很小的紕漏，也可能導致機床發生振動，從而在加工表麵出現各種振紋或影響加工精度。所以，在對（duì）加工品（pǐn）質要求極（jí）高的機床（chuáng）加工中，需要嚴格確保所有（yǒu）關（guān）鍵環節都達到要求。

通常，對於機床加工質量會產生較大影響的有下圖中的六大因素。

遇到加工問題時，在使用北京發那科（kē）推（tuī）薦的標準加工參數基礎上，建議依次從機械（xiè）、NC程序、加工工藝、刀（dāo）具、CNC和伺服的角度，調查分析導（dǎo）致加工表麵缺陷的原因並采取相應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，對加工的影響毋庸置疑，機械設（shè）計和裝配精度可大大降低對電氣側調試的依賴，因此，在模（mó）具加工調試時（shí），應首先從機械側入手，分析機床特性，保證機械部分處在較佳的水（shuǐ）平。

機械方麵主要從以下幾項內容排查：

Ø  配置確認（線軌，螺距，主軸轉速）

Ø  裝配精度（dù）

  （重點指標（biāo）：Z軸反向間隙（xì）（線軌<5u，硬軌<10u），各軸重複定位精度<10u）

Ø  主軸振（zhèn）動（15000rpm及以上主軸V1振動等級（jí），15000rpm以下V3等級）

Ø  外圍振動（dòng）（刀具振動、油冷機、風扇等）

振動（dòng）排查例：

•排查主軸振動（dòng）

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動

通過調整主軸動平衡或控製外部設備（bèi）（風扇電機等）的振動來減小主軸振動。

• 如何測量振動

- 使（shǐ）用動平衡儀器測量（liàng）主軸

- 使用千分表測量檢棒

通常，主軸共振點也可通（tōng）過觸覺和聽覺明顯感（gǎn）知！

•伺服軸機械剛性

- 當加工點的指令跟隨性和抑製外力幹擾的性能比較低時

- 提高機械剛性和速度增益，速度增益能設定的最大值取決於機械（xiè）剛（gāng）性

2CHECK—NC程序

NC程序作（zuò）為模具（jù）成型的基（jī）礎，對（duì）加工表麵質量和加工效率作用明顯，因此（cǐ），檢查程（chéng）序是否合理，是模具調試中需要重視的內容。

程序方麵重點（diǎn）關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析（xī）

程序分析

Ø  重點CAM參數控製

1. 程序公差--FANUC推薦公差為1um，減小公差可提高（gāo）加工（gōng）表麵（miàn）質量（liàng）；

依據CAD模（mó）型生成的程序（xù）指令點，確保每條小（xiǎo）線段都不會超出公差範圍減小公差，刀具路（lù）徑變得更平滑

（推薦的公（gōng）差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公差設定由CAM軟件自動確（què）定。程序段（duàn）長度直接（jiē）影響加工效率，預讀（dú）程序段越多，小線段程序的（de）最（zuì）大（dà）進給速度提高的可能性（xìng）越大。因此可以實現高（gāo）速加工，但同時需要使用與進給速（sù）度（dù）相匹配的主軸轉速（sù）。

3. 步距--兩（liǎng）個切削路徑之間的水平（píng）距離，決定了切削後的殘（cán）餘高度(表麵粗糙度理論（lùn）值)，步距減小，表麵粗糙度會（huì）變好，但會延長加工（gōng）時間。

    步距決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)如果行距減小，表（biǎo）麵粗糙度會變好。（步距推薦值（zhí）：P=0.02*刀具直徑）

Ø  程（chéng）序分析

使（shǐ）用程序模擬軟件對NC程序進行合理性分析，是否存在“垃圾點”。垃圾點會（huì）造成加工表麵有震紋或凹坑極小線段導致（zhì）加工效（xiào）率低下。

    懷疑加工程序存在（zài）垃（lā）圾（jī）點（diǎn）時，可以使用軟件對加工程序分析，進行模擬仿真加工，驗證實際加（jiā）工效果。

    如（rú）果程序仿真結果與（yǔ）實（shí）際加工效果一致，就可以判（pàn）斷（duàn）程序路徑不合（hé）理，需要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題（tí）。

3CHECK—工藝

工藝作為直接作（zuò）用於（yú）工件表麵的執行方式，直接決定加工表麵質量和效率。因此，檢查工藝是否合適，是確保機床加工品質的一項重要內容。

工藝方麵重點（diǎn）關注的幾項為：

Ø  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提（tí）高轉（zhuǎn）速以提高表麵光（guāng）潔度）

Ø  進給速度（選（xuǎn）擇適當的進給速度（F:S≈1:4），保證加工質量的前提下提高效率）

Ø  切削（xuē）深度（精加工盡量減小餘量(約（yuē）50u左右)，提高（gāo）光潔度，同時保證刀具壽命）

Ø  冷卻（選擇與加工材料相匹配的切削液，如鋁用切削液，鋼用切削油）

• 主（zhǔ）軸轉速和進給速度

通過主軸轉速、進給速度、刀具齒數來計算每齒進給（gěi）量，而每（měi）齒進給量必須設定為（wéi）合適（shì）數值（如果（guǒ）每齒進給量減小，表麵粗糙（cāo）度會好）

4CHECK—刀具

刀具作（zuò）為（wéi）模具加工的介質（zhì），選擇是否合適對模具加工質量存在很大影響。主要從以下幾方（fāng）麵確認刀（dāo）具：

Ø  刀具（jù）材質（見下頁）

Ø  刀柄（bǐng）選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係統）

Ø  刀具裝夾

（低速加工，采用BT刀柄，液壓夾頭；高（gāo）速（sù）加工，選擇HSK刀柄，液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側對模（mó）具加工的影響，主要（yào）體現在（zài）係（xì）統功能和高速高精（jīng）的相關參（cān）數，調試思路為：

Ø  係統功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標準參數導入）

Ø  前述步驟無法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

伺服方（fāng）麵，主要是借助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性，減少加工（gōng）誤差。伺服優化主要包含：

Ø  伺服參（cān）數初始化確認（確認電機初始（shǐ）化無誤）

Ø  電流環（確認HRV3+開啟）

Ø  速（sù）度環（盡可能提高伺服（fú）增益）

Ø  濾波器（qì）（確認伺（sì）服無振動）

7總結

高速高精度機床加工問題的調試時非常複雜的，其原因就在於可能導致問題的（de）原因非常之多，上文敘述的六個因素是影響加工質量的主要原因，但也並非全部，其他諸如外部環境等也是需要考慮的因素。

在平（píng）常的加工調（diào）試中，很多人會優先修改參數（shù），認為這是最簡單方便的做法。但事實上這種方法並不值得推薦，頻繁的修改參數以應對不同的加工問題，雖（suī）然有些時候可以（yǐ）對當前問題有所改善，但長期而言不利於機床製造廠商的產品標準化和模塊（kuài）化，也不（bú）利於成熟穩定的產品生產品（pǐn）質管理體係的建立。所以我們通常建議客戶在（zài）不斷優（yōu）化完善產品自身參數的同時，遇到問（wèn）題更應當去深入分析造成問題（tí）的實際原因，並通過合理有效的（de）方式解決